《地下水中可溶性無機態砷的分子印跡識別研究》是依託同濟大學，由朱志良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：地下水中可溶性無機態砷的分子印跡識別研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱志良
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
地下飲用水源中微量砷的污染問題受到世界各國高度關注，如何對其中的微量砷進行高效識別及選擇性分離是環境及水資源等領域研究的重要課題。分子印跡技術和超分子化學的發展為解決該問題提供了一種新的思路，但有關水中砷的分子印跡識別研究尚未見文獻報導。如何實現水溶性離子的印跡和識別，是國際上分子印跡技術的重要發展方向之一。本研究結合運用分子印跡技術和超分子化學有關分子識別的理論，借鑑弱鹼性離子交換樹脂研究最新進展，利用砷酸根及亞砷酸根離子在水相可與氨基形成氫鍵的特點，選擇具有氨基官能團的單體，以含砷陰離子為印跡模板，運用乳液聚合方法，合成一類對地下水環境中可溶性無機態砷具有選擇性分離識別功能的新型離子印跡聚合物，並研究其對地下水多組分體系中砷酸根及亞砷酸根的選擇性識別機制和分離性能，為水溶性無機態砷的識別、分離及分析提供新的技術方法和理論基礎，並可促進水相分子（離子）印跡和識別技術的發展。
結題摘要
本研究針對地下水環境中微量可溶態無機砷的特點，運用分子印跡技術和超分子化學分子有關理論和技術，選擇具有氨基等特徵官能團的單體，以可溶態無機砷為印跡模板，通過對功能單體、交聯劑、聚合條件等各種因素的探索，成功合成了一系列對水環境中可溶態無機砷具有高效選擇性和分離功能的新穎離子印跡聚合物，並研究了其對水環境中多組分體系共存下砷的選擇性識別機制和分離性能。得到主要研究結果包括：（1）利用砷酸根與氨基的氫鍵作用為識別作用基礎，選擇親水性烯丙胺及羥乙基甲基丙烯酸酯為原料，用N,N'-亞甲基雙丙烯醯胺為交聯劑，合成了砷酸根印跡聚合物，所得聚合物As(Ⅴ)-IIP與前人報導相比具有更高的砷吸附容量，達到吸附平衡時間短。與無砷酸根模板的聚合物進行比較研究，發現其具有對砷酸根顯著的選擇性識別能力。在砷酸根離子和共存金屬離子或磷酸根以相同濃度兩兩混合條件下，相對選擇係數（k）As(V)/Cd(II), As(V)/Ni(II), As(V)/Mg(II), As(V)/Cu(II) and As(V)/P(V) 分別是107.3, 9.8, 9.8, 4.9 和2.2。（2）採用表面印跡技術，合成了多種砷磁性印跡聚合物。設計選用分子結構及大小具有互補功能的烯丙胺鹽酸鹽和APTES單體，合成了新穎的對砷酸根具有選擇識別性能和較高吸附容量的磁性印跡材料，可實現五價砷和三價砷的有效分離；對共存的Ca2+, Mg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Ni2+ 和 As(III)的相對選擇係數分別為4.46, 5.60, 5.45，8.48，13.5，15.9，38.7和102.9，對砷的最大吸附容量為7.53mg/g，該材料可用於五價砷的選擇性識別和有效分離。（3）運用W/O/W乳液聚合方法，利用三價鉻和五價砷酸根作為共同模板離子，結合兩種功能單體1,12-十二烷-O,O’-二苯基磷酸和4-乙烯基吡啶，合成了一種新穎As(V)-Cr(Ⅲ)離子共印跡聚合物，可同時有效吸附三價鉻離子和砷酸根離子，而其中三價鉻離子對於砷酸根的識別具有顯著的協同促進作用。在鎘或鎳離子共存下，對五價砷的選擇係數分別為22.0 and 3.17。本研究的成果從新的角度為水環境中重要污染物砷的識別、分離及分析提供了技術方法和理論基礎，並可以為豐富和發展水相陰離子印跡技術提供支持。
